EP0348519B1 - Flüssigkristallzusammensetzung und anzeigeelement - Google Patents
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- C09B1/16—Amino-anthraquinones
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- C09B1/26—Dyes with amino groups substituted by hydrocarbon radicals
- C09B1/32—Dyes with amino groups substituted by hydrocarbon radicals substituted by aryl groups
-
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-
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- C09B1/00—Dyes with anthracene nucleus not condensed with any other ring
- C09B1/56—Mercapto-anthraquinones
- C09B1/62—Mercapto-anthraquinones with mercapto groups substituted by a heterocyclic ring
Definitions
- This invention relates to a liquid crystal composition, which is excellent in stability at a low temperature, contrast and light-resistance and a display element using the same.
- a display element taking advantage of a guest/host effect achieved by adding a dichroic dye to liquid crystals has attracted public attention as a display element suitable for a medium to large-scale display, since it has the following advantages:
- a contrast ratio is expressed in the ratio of the volume of light at the transmission to that at the shade. In order to achieve a high contrast ratio, therefore, it is required not only to give a high dichroic ratio of the dye but also to lower the volume of transmitted light corresponding to the denominator, namely, elevating the solubility of the dichroic dye.
- JP-A-62-064887 has disclosed a liquid crystal composition comprising specific dichroic dyes of three types and a display element using the same.
- the gist of the present invention resides in a liquid crystal composition comprising at least one dichroic dye represented by each of the following general formulae [I] to [III] and in a display element using said composition.
- R1 to R3 represent each a hydrogen atom, an alkyl, an optionally substituted cycloalkyl, an alkoxyalkyl or an alkoxy group or a halogen atom; and A represents a group.
- R4 and R5 represent each a hydrogen atom, an alkyl, an optionally substituted cycloalkyl, an alkoxyalkyl or an alkoxy group or a halogen atom.
- R6 represents a hydrogen atom, an alkyl, an optionally substituted cycloalkyl, an alkoxyalkyl or an alkoxy group or a halogen atom
- R7 represents a hydrogen atom or a group
- R8 represents a hydrogen atom, an alkyl, an optionally substituted cycloalkyl, an alkoxyalkyl or an alkoxy group or a halogen atom.
- Examples of the groups R1 to R6 and R8 include a hydrogen atom; straight-chain or branched alkyl groups such as methyl, ethyl, propyl, butyl, pentyl, hexyl, octyl, nonyl and dodecyl groups; cycloalkyl groups optionally substituted with, far example, straight-chain or branched alkyl group(s) such as propylcyclohexyl, butylcyclohexyl, pentylcyclohexyl, hexylcyclohexyl and octylcyclohexyl groups; straight-chain or branched alkoxyalkyl groups such as methoxymethyl, butoxymethyl, ethoxyethyl and butoxyethyl groups; straight-chain or branched alkoxy groups such as methoxy, ethoxy, propoxy, butoxy, pentoxy and oct
- R1 and R3 represent each a hydrogen atom or an alkyl group; R2 represents a hydrogen atom; and A represents a group.
- R1 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms and R3 represents an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms. It is the most preferable that R1 and R2 represent each a hydrogen atom; R3 represents an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms; and A represents a group.
- R4 and R5 represent each a hydrogen atom or an alkyl group.
- R4 and R5 represent each an alkyl group having 2 to 8 carbon atoms.
- R6 represents a hydrogen atom or an alkyl group
- R7 represents a hydrogen atom or a group
- R8 represents a hydrogen atom or an alkyl group
- R6 represents an alkyl group having 2 to 10 carbon atoms
- R7 represents a hydrogen atom or a group
- R8 represents an alkyl group having 2 to 8 carbon atoms.
- cyclohexyl groups in the general formulae [I], [II] and [III] are each a trans-cyclohexyl group.
- liquid crystals to be used in the present invention include those represented by the following general formulae: wherein R9 and R10 represent each an alkyl, an alkoxyalkyl, an alkoxy, and alkylphenyl, an alkoxyalkylphenyl, an alkoxyphenyl, an alkylcyclohexyl, an alkoxyalkylcyclohexyl, an alkylcyclohexylphenyl, a cyanophenyl, a cyano group, a halogen atom, an alkoxycarbonyl, an alkoxyalkoxycarbonyl, an alkylphenoxycarbonyl, an alkoxyalkylphenoxycarbonyl, an alkoxyphenoxycarbonyl, an alkylcyclohexyloxycarbonyl, an alkoxycyclohexyloxycarbonyl, an alkylcyclohexylphenoxycarbonyl, a cyanophenoxycarbonyl, a halogenphen
- Preferable examples thereof are nematic liquid crystal mixtures mainly comprising a phenylcyclohexane liquid crystal compound.
- the abovementioned liquid crystal mixture may further contain various additives such as an optically active material such as cholesteryl nonanoate, an UV absorber or an antioxidant.
- the liquid crystal composition of the present invention may be readily prepared by dissolving the dyes represented by the above formulae [I], [II] and [III] in the abovementioned liquid crystal material.
- the liquid crystal composition thus obtained is inserted into electrodes, at least one of which is transparent, to thereby form a display element by taking advantage of the guest/host effect.
- the abovementioned display element may be constructed according to a method described in, for example, "Ekisho no Saishin Gijutsu” [S. Matsumoto and I. Tsunoda, Kogyo Chosakai, 34 (1983) or J.L. Fergason SID85 Digest, 68 (1985)].
- the order parameter (S) indicates the display contrast of a guest/host type liquid crystal display element.
- S the degree of the residual coloration in a white part is lowered, which enables a clear display of a high contrast ratio.
- the following dichroic dyes were dissolved in 100 g of a liquid crystal mixture mainly comprising phenylcyclohexane compounds (ZLI-1565 mfd. by E. MERCK Co.) to thereby prepare a liquid crystal composition 1.
- liquid crystal display element was obtained.
- the order parameters (S) of this liquid crystal display element at 637, 575, 535 and 469 nm were 0.74, 0.76, 0.75 and 0.78 respectively, while the absorbances (A//) to the light parallelly polarized to the direction of the alignment were 1.470, 1.912, 1.590 and 1.770 respectively.
- the liquid crystal composition 1 and the cell containing the same were allowed to stand at -20°C for 1000 hours. As a result, no abnormality such as the precipitation of the dyes was observed.
- the light-resistance of the cell containing the liquid crystal composition 1 was rested by using a Fade-Ometer (carbon arc light source). As a result, the hue change ( ⁇ E) after 100 hours (determined by L*a*b* method) was not more than 1.5 while the current gain (I/Io; applied voltage: 5 V, 32 Hz) was 5.5.
- Example 1 The procedure of Example 1 was repeated except that the following dichroic dyes were used to thereby give a liquid crystal composition.
- a display element was formed by using the above liquid crystal composition.
- the order parameters of this liquid crystal display element at 637, 575, 535 and 469 nm were 0.74, 0.76, 0.75 and 0.78 respectively, while the absorbances (A//) to the light parallelly polarized to the direction of the alignment were 1.470, 1.912, 1.590 and 1.770 respectively.
- the liquid crystal composition and the cell containing the same were allowed to stand at -20°C for 1000 hours. As a result, the liquid crystal composition remained stable.
- the light-resistance of the cell was tested in the same manner as the one described in Example 1. Then it showed a ⁇ E value (L*a*b* method) of not more than 1.5 and a current gain (I/Io) of 5.5.
- Example 2 The procedure of Example 1 was repeated except that the following dichroic dyes were used to thereby give a liquid crystal composition II.
- a display element was formed by using the above liquid crystal composition II.
- the order parameters(s) of this liquid crystal display element at 636, 575, 533 and 468 nm were 0.74, 0.76, 0.75 and 0.79 respectively, while the absorbances (A//) to the light parallelly polarized to the direction of the alignment were 1.480, 1.910, 1.595 and 1.780 respectively.
- the liquid crystal composition II and the cell containing the same were allowed to stand at -20°C for 1000 hours. As a result, no abnormality such as the precipitation of the dyes was observed.
- the light-resistance of the cell containing the liquid crystal composition II was tested by using a Fade-Ometer (carbon arc light source). As a result, the hue change ( ⁇ E) after 100 hours (L*a*b* method) was not more than 1.5 and a current gain (I/Io; applied voltage: 5 V, 32 Hz) of 5.2.
- the following dichroic dyes were dissolved in 100 g of a liquid crystal mixture mainly comprising phenylcyclohexane compounds (ZLI-1840 mfd. by E. MERCK Co.) to thereby prepare a liquid crystal composition III.
- liquid crystal composition thus obtained was charged into a cell having 9 ⁇ m gap and consisting of a glass plates provided with transparent electrodes, on which a polyimide resin had been applied and hardened followed by being homogeneously aligning by rubbing, positioned in such a manner that said aligned surfaces were faced to each other.
- a liquid crystal display element was obtained.
- the order parameters (S) of this liquid crystal display element at 635, 580, 535 and 470 nm were 0.74, 0.76, 0.75 and 0.77 respectively, while the absorbances (A//) to the light parallelly polarized to the direction of the alignment were 2.230, 2.860, 2.400 and 2.670 respectively.
- the liquid crystal composition III and the cell containing the same were allowed to stand at -20°C for 1000 hours. As a result, no abnormality such as the precipitation of the dyes was observed.
- the light-resistance of the cell containing the liquid crystal composition III was tested by using a Fade-Ometer (carbon arc light source). As a result, the hue change ( ⁇ E) after 100 hours (determined by L*a*b* method) was not more than 1.7 while the current gain (I/Io; applied voltage: 5 V, 32 Hz) was 5.9.
- the following dichroic dyes were dissolved in 100 g of a liquid crystal mixture mainly comprising phenylcyclohexane compounds (9160; mfd. by Chisso K.K.) to thereby prepare a liquid crystal composition IV.
- liquid crystal composition thus obtained was charged into a cell having 9 ⁇ m gap and consisting of glass plates provided with transparent electrodes, on which a polyimide resin had been applied and hardened followed by being homogeneously aligning by rubbing, positioned in such a manner that said aligned surfaces were faced to each other.
- a liquid crystal display element was obtained.
- the order parameters (S) of this liquid crystal display element at 635, 577, 535 and 466 nm were 0.75, 0.76, 0.75 and 0.79 respectively, while the absorbances (A//) to the light parallelly polarized to the direction of the alignment were 1.520, 1.970, 1.615 and 1.820 respectively.
- the liquid crystal composition IV and the cell containing the same were allowed to stand at -20°C for 1000 hours. As a result, no abnormality such as the precipitation of the dyes was observed.
- the light-resistance of the cell containing the liquid crystal composition IV was tested by using a Fade-Ometer (carbon arc light source).
- the hue change ( ⁇ E) after 100 hours was not more than 1.3 while the current gain (I/Io; applied voltage: 5 V, 32 Hz) was 5.2.
- the present invention provides a liquid crystal composition wherein specific dichroic dyes are combined and a guest/host effect is utilized as well as a display element employing the same.
- This liquid crystal composition is excellent in stability at a low temperature, contrast and light-resistance and thus highly useful in a display element suitable for a medium to large-scale display and as a liquid crystal composition therefor.
Landscapes
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- Organic Chemistry (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
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Claims (19)
- Flüssigkristallzusammensetzung umfassend mindestens eine Verbindung der nachstehenden allgemeinen Formeln [I], [II] und [III]:
allgemeine Formel [I]:
allgemeine Formel [II]:
allgemeine Formel [III]:
und
R⁷ ein Wasserstoffatom oder einen Rest der Formel - Flüssigkristallzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei der durch die allgemeine Formel [I] wiedergegebene Farbstoff mindestens ein Farbstoff ausgewählt unter jenen der allgemeinen Formel [I] ist, in der R¹ und R³ jeweils ein Wasserstoffatom oder einen Alkylrest darstellen;
R² ein Wasserstoffatom bedeutet und
A eine Gruppe der Formel - Flüssigkristallzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei der durch die allgemeine Formel [I] wiedergegebene Farbstoff mindestens ein Farbstoff ausgewählt unter jenen der allgemeinen Formel [I] ist, in der R¹ und R³ jeweils ein Wasserstoffatom oder einen Alkylrest mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen bedeuten;
R² ein Wasserstoffatom bedeutet; und
A eine Gruppe der Formel - Flüssigkristallzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei der durch die allgemeine Formel [I] wiedergegebene Farbstoff mindestens ein Farbstoff ausgewählt unter jenen der allgemeinen Formel [I] ist, in der R¹ ein Wasserstoffatom oder einen Alkylrest mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen bedeutet;
R² ein Wasserstoffatom bedeutet;
R³ einen Alkylrest mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen bedeutet und
A eine Gruppe der Formel - Flüssigkristallzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei der durch die allgemeine Formel [I] wiedergegebene Farbstoff mindestens ein Farbstoff ausgewählt unter jenen der allgemeinen Formel [I] ist, in der R¹ und R² jeweils ein Wasserstoffatom darstellen;
R³ einen Alkylrest mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen bedeutet; und
A eine Gruppe der Formel - Flüssigkristallzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei der durch die allgemeine Formel [I] wiedergegebene Farbstoff mindestens ein Farbstoff ausgewählt unter jenen der allgemeinen Formel [II] ist, in der R⁴ und R⁵ jeweils ein Wasserstoffatom oder einen Alkylrest darstellen.
- Flüssigkristallzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei der durch die allgemeine Formel [II] wiedergegebene Farbstoff mindestens ein Farbstoff ausgewählt unter jenen der allgemeinen Formel [II] ist, in der R⁴ und R⁵ jeweils einen Alkylrest mit 2 bis 8 Kohlenstoffatomen bedeuten.
- Flüssigkristallzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei der durch die allgemeine Formel [III] wiedergegebene Farbstoff mindestens ein Farbstoff ausgewählt unter jenen der allgemeinen Formel [III] ist, in der R⁶ ein Wasserstoffatom oder einen Alkylrest bedeutet; R⁷ ein Wasserstoffatom oder einen Rest der Formel
R⁸ ein Wasserstoffatom oder einen Alkylrest darstellt. - Flüssigkristallzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei der durch die allgemeine Formel [III] wiedergegebene Farbstoff mindestens ein Farbstoff ausgewählt unter jenen der allgemeinen Formel [III] ist, in der R⁶ einen Alkylrest mit 2 bis 10 Kohlenstoffatomen bedeutet; R⁷ ein Wasserstoffatom oder einen Rest der Formel
R⁸ einen Alkylrest mit 2 bis 8 Kohlenstoffatomen darstellt. - Flüssigkristallzusammensetzung nach Anspruch 1, umfassend mindestens einen Farbstoff, ausgewählt unter jenen der allgemeinen Formel [I], in der R¹ und R³ jeweils ein Wasserstoffatom oder einen Alkylrest bedeuten;
R² ein Wasserstoffatom bedeutet; und
A eine Gruppe der Formel
mindestens einen Farbstoff, ausgewählt unter jenen der allgemeinen Formel [II], in der R⁴ und R⁵ jeweils ein Wasserstoffatom oder einen Alkylrest darstellen, als den durch die allgemeine Formel [II] wiedergegebenen Farbstoff; und mindestens einen Farbstoff, ausgewählt unter jenen der allgemeinen Formel [III], in der R⁶ ein Wasserstoffatom oder einen Alkylrest bedeutet;
R⁷ ein Wasserstoffatom oder einen Rest der Formel
R⁸ ein Wasserstoffatom oder einen Alkylrest darstellt; als den durch die allgemeine Formel [III] wiedergegebenen Farbstoff. - Flüssigkristallzusammensetzung nach Anspruch 1, umfassend mindestens einen Farbstoff, ausgewählt unter jenen der allgemeinen Formel [I], in der R¹ und R³ jeweils ein Wasserstoffatom oder einen Alkylrest mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen darstellen;
R² ein Wasserstoffatom bedeutet; und
A eine Gruppe der Formel
als den durch die allgemeine Formel [I] wiedergegebenen Farbstoff;
mindestens einen Farbstoff, ausgewählt unter jenen der allgemeinen Formel [II], in der R⁴ und R⁵ jeweils einen Alkylrest mit 2 bis 8 Kohlenstoffatomen bedeuten, als den durch die allgemeine Formel [II] wiedergegebenen Farbstoff; und
mindestens einen Farbstoff, ausgewählt unter jenen der allgemeinen Formel [III], in der R⁶ einen Alkylrest mit 2 bis 10 Kohlenstoffatomen bedeutet;
R⁷ ein Wasserstoffatom oder einen Rest der Formel
R⁸ einen Alkylrest mit 2 bis 8 Kohlenstoffatomen darstellt, als den durch die allgemeine Formel [III] wiedergegebenen Farbstoff. - Flüssigkristallzusammensetzung nach Anspruch 1, umfassend mindestens einen Farbstoff, ausgewählt unter jenen der allgemeinen Formel [I], in der R¹ ein Wasserstoffatom oder einen Alkylrest mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen bedeutet;
R² ein Wasserstoffatom bedeutet;
R³ einen Alkylrest mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen darstellt und
A eine Gruppe der Formel
als den durch die allgemeine Formel [I] wiedergegebenen Farbstoff;
mindestens einen Farbstoff, ausgewählt unter jenen der allgemeinen Formel [II], in der R⁴ und R⁵ jeweils einen Alkylrest mit 2 bis 8 Kohlenstoffatomen bedeuten, als den durch die allgemeine Formel [II] wiedergegebenen Farbstoff, und
mindestens ein Farbstoff, ausgewählt unter jenen der allgemeinen Formel [III], in der R⁶ einen Alkylrest mit 2 bis 10 Kohlenstoffatomen bedeutet;
R⁷ ein Wasserstoffatom oder einen Rest der Formel
R⁸ einen Alkylrest mit 2 bis 8 Kohlenstoffatomen darstellt, als den durch die allgemeine Formel [III] wiedergegebenen Farbstoff. - Flüssigkristallzusammensetzung nach Anspruch 1, umfassend zwei oder mehrere Farbstoffe, ausgewählt aus den durch die allgemeine Formel [III] wiedergegebenen.
- Flüssigkristallzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei ein nematisches Flüssigkristallgemisch, umfassend Phenylcyclohexan-Flüssigkristallverbindung(en) als Hauptbestandteil, in dem Flüssigkristallmaterial verwendet wird.
- Anzeigeelement, umfassend eine Flüssigkristallzusammensetzung, gegeben zwischen zwei Basiselektroden, von denen mindestens eine transparent ist, wobei die Flüssigkristallsammensetzung mindestens eine Verbindung der nachstehenden allgemeinen Formeln [I], [II] und [III] umfaßt:
allgemeine Formel [I]:
A eine Gruppe der Formel
allgemeine Formel [II]:
allgemeine Formel [III]:
R⁷ ein Wasserstoffatom oder einen Rest der Formel - Anzeigeelement nach Anspruch 16, wobei eine Flüssigkristallzusammensetzung verwendet wird, umfassend mindestens einen Farbstoff, ausgewählt unter jenen der allgemeinen Formel [I], in der R¹ und R³ jeweils ein Wasserstoffatom oder einen Alkylrest bedeuten;
R² ein Wasserstoffatom bedeutet; und
A eine Gruppe der Formel
als den durch die allgemeine Formel [I] wiedergegebenen Farbstoff;
mindestens einen Farbstoff, ausgewählt unter jenen der allgemeinen Formel [II], in der R⁴ und R⁵ jeweils ein Wasserstoffatom oder einen Alkylrest darstellen,
als den durch die allgemeine Formel [II] wiedergegebenen Farbstoff; und mindestens einen Farbstoff, ausgewählt unter jenen der allgemeinen Formel [III], in der R⁶ ein Wasserstoffatom oder einen Alkylrest darstellt;
R⁷ ein Wasserstoffatom oder ein Rest der Formel
R⁸ ein Wasserstoffatom oder einen Alkylrest darstellt, als den durch die allgemeine Formel [III] wiedergegebenen Farbstoff. - Anzeigeelement nach Anspruch 16, wobei eine Flüssigkristallzusammensetzung nach Anspruch 16 verwendet wird, umfassend mindestens einen Farbstoff, ausgewählt unter jenen der allgemeinen Formel [I], in der R¹ ein Wasserstoffatom oder einen Alkylrest mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen bedeutet;
R² ein Wasserstoffatom darstellt;
R³ einen Alkylrest mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen darstellt; und
A eine Gruppe der Formel
als den durch die allgemeine Formel [I] wiedergegebenen Farbstoff; mindestens einen Farbstoff, ausgewählt unter jenen der allgemeinen Formel [II], in der R⁴ und R⁵ jeweils einen Alkylrest mit 2 bis 8 Kohlenstoffatomen bedeuten, als den durch die allgemeine Formel [II] wiedergegebenen Farbstoff; und
mindestens einen Farbstoff, ausgewählt unter jenen der allgemeinen Formel [III], in der R⁶ einen Alkylrest mit 2 bis 10 Kohlenstoffatomen bedeutet;
R⁷ ein Wasserstoffatom oder einen Rest der Formel
R⁸ einen Alkylrest mit 2 bis 8 Kohlenstoffatomen darstellt, als den durch die allgemeine Formel [III] wiedergegebenen Farbstoff. - Anzeigeelement nach Anspruch 16, wobei das Flüssigkristallmaterial ein nematisches Flüssigkristallgemisch ist, umfassend Phenylcyclohexan-Flüssigkristallverbindung(en) als Hauptbestandteil.
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